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Horhizotron:测量根系生长的新仪器 Amy N.Wright and Robert D.Wrigh关键词：土壤 设施 移栽 观赏 容器生长 根际土壤摘要：移植后根系的生长发育从回填土或容器基质中吸收水分和养分资源，这是提高移植存活率的一个关键因素，Horhizotron，一种测量根系生长发育的仪器现已经开发和评估，用于在多种根际土壤中测量根系生长，它的设计包括四个象限从植物的根基延伸到楔形玻璃，允许它们从原始根基的生长开始测量根系，在每个象限内，基质可以进行改良来鉴定基质的效应或环境根际对根系生长的影响，用于建造的材料轻便、耐用，易于安装，另有准备好的完整的服务建设供应商店，设施适合在温床上或在一个地面接触的温室内使用，这一设备，提供了一个简单的、无损的测量的方法，在一个广泛的根际土壤条件下随着时间的推移测量根系的生长发育。 尽管频繁的排除数据收集和分析园艺研究，但根系的生长和根系的结构性能也是影响植物生长和存活率的重要因素。多种因素影响容器中观赏植物的生长，移植后根系的生长是最重要的。对环境土壤的开发或容器中的基质的开发对植物更好的吸收水分和矿物质从而健康的生长和发育是很关键的。新根的生长在预测和描述移植成功方面是重要的。因此，新根的开始生长是移植成功的重要因素。在基因和环境因素之下，种植技术可以提高根系生长，改善了园艺设施观赏植物的容器生长，这样子园艺植物工业方面有一个积极的经济效应。随着移栽入土壤中，大多属植物的根开始横向生长进入土壤、基质或回填料。许多技术现已得到发展来测量根的生长发育。然而，过去大多数方法集中在土壤根系的竖直分布上，传统的地下根际土壤可以允许一些横向生长的观察，然而，这些都是昂贵的可能很难去建造的，Trench方案和核心方法描述了垂直分布的根长和代码，但具有破坏性，复杂的微生物利用小型照相机和地下微根管提供根部的部分信息，但这是昂贵的。一些容器类型已经发展成用清晰的塑料墙，但是这些不允许测量根的横向生长发育远离原始的从根基进入环境土壤或基质。一个独一无二的技术是利用一个玻璃制造的三面的容器来研究根与嫩枝条之间的关系，然而，根系生长方向的清晰的图片是不能被确定的，其他容器方法包括破坏根系统的例子或在实验的结尾或是在实验的几个阶段。其它很少的传统方法对根的生长测量已经得到检测，但有局限性，用死的根进行染色并区分新根和老根需要将植物从其生长的基质中移出来，从而追踪根系生长发育，电子和数字化图像分析技术经常具有破坏性，可能只测量出结合根的总长而不能描述根在土壤中的结构和分布，联系光学地面模拟器技术已经应用到同一植物的不同根区，但这些每次实验需要多个光学地面模拟器组合不能模仿根系在土壤中的分布。提高对根系生长和在土壤策略发展中的关键因素的理解，改善难移植品种的存活率，这需要发明一项技术可以简单地观察到在地下广泛土壤环境和植物环境下根的横向生长发育。Horhizotron，一项最近经奥本大学和弗吉尼亚科学共同研发的技术，提供一个简单，无破坏性的方法来测量随着时间的推移在很大根际环境内根系的生长发育，这篇文章为Horhizotron描述了建设性的标准，并且，其程序可以在实验条件下用来观察根系的生长发育。材料和方法:Horhizotron原型体的建立证实了测量根系生长发育的可能性，它的设计允许植株适合于八个玻璃板（在原始根基周围从根基延伸到形成的四个边缘象限）。关于这个仪器一种过激的观点表明这四个象限就像一颗星星一样延伸出来，在每个象限内的基质可以被改良成不同的方式（化学的、物理的等）来研究不同的土壤条件下根系生长发育的状况。各个象限是由3.2毫米厚的玻璃板（20.326.67）围起来的作为顶部，底部是由塑料合成的，底部是将2.5厘米厚的铝合金由自攻螺丝连接起来的，铝合金基础外形形成四个象限的形状，铝合金基底与木制框架相连，该木制框架是由5.1厘米厚的木板建构起来的，排除光照提供一个隔离的防止根系统因温度骤变产生的变化，外部墙体是由19.1毫米厚的泡沫隔板建成的（外为铝片内为塑料）四个泡沫绝缘板通过顶部和底部的塑料连接聚集到一起，并且墙体上所持有的铝基础从边缘一英寸的角度构建铝连接到周边的基地。室外用的Horhizotron除去了木框架和铝基地四个角的玻璃象限直接与地面相连，这一组合被稳定在地面上，由四个0.39英寸的混凝土钢筋固定在内部交汇的玻璃钢板。为室外用的外部墙体的组合的制成直接描述了不同的玻璃象限在地面上的位置。所有的Horhizotrons上部的盖适合于内部每一个盒子，并由两部分的泡沫板组成，每一象限中在茎的基部应露出基质，并且可以方便的移除盖子。用已建好的Horhizotron仪器，初步的实验来研究植物根系的生长和测量根的技术，“Green Beauty”品种的植物黄杨木从3.8L容器中移出来和一株“Olympic Wedding”品种的山月桂植株从18.9L的容器中移出来都固定在分隔开的Horhizotron仪器的四个象限的中心，并且，其根基与每个角相连，在黄杨木每个角的周围填充处理了的松树树皮基质（3.6千克每立方米）、石灰土和0.89千克每立方米的Micromax。在山月桂的每个角的周围填充未处理的松树树皮基质。各类群每个角内的基质不同N：P：K=15:3.9:9.8，分布在所有角的根基表面。黄杨木和山月桂在弗吉尼亚生长，其中山月桂在2003年从5月到8月在奥本大学的温室内生长，昼夜温度比大约为26比21摄氏度，山月桂的特殊植株在弗吉尼亚州的设计建造的Horhizotrons仪器中生长一段时期，室外的该仪器填充松树树皮基质，上层为奥斯费，所有这些植物按需要浇水，这样使原始根基和各个角内保持湿润。结果与讨论:Horhizotron模型为根的生长发育的测量提供了一种简单而有效的方法。当根从原来的容器球生长到不同的象限时，它们在每个象限内的玻璃板中交叉生长，当这些新根生长时，在玻璃板内课测量出根的连续生长过程。生长率的测定时根据每周同一象限内两边的最长的五条根长来确定的，根系生长发育的测定量从每个象限的两个玻璃板表面平均到实验成果。数据分析的目的，实验设计是一个随机完成的设计，并且Horhizotron代表一个板块，适合于四种不同的基质或者是四种不同的基质随机分布。用这种测量方法能够同时测定出每一个体植株是如何受所有基质的影响的。不像传统的根系生长的研究，当单个植株暴露在分离的土壤条件下，在实验中所用的所有植株在同样的条件下用Horhizotrons仪器可以探究它们的生长，减少在根系生长过程中由于根压引起的可能的混杂影响。因此，因为在实验中给出的所有植物都是健康植株在根系生长中基质对它们的影响不同，这样就可以将它们分离。尽管山月桂和黄杨木的根系统非常不同，但随着根的移植、生长率的持续时间和方向而逐渐长出新根，并且，两个种类的总根长很容易测量，“Olympic Wedding”品种的山月桂的根系生长主要发生在基质表面。而“Green Beauty”品种的黄杨木根系的生长主要集中在基质表面45度角的方向，这个透明的网格状的玻璃板可以很好的确定基质表面根的数量、分布及位置，并对这两个树种的根结构进行比较。在每个象限的表面也可以用数码相机或电脑分析进行拍照，进一步确定根的生长发育状况。根生长发育测定的频率取决于根的生长发育速率更取决于两个品种和未来的实验条件的影响。在这提到的两个类群，对于温室和室外的植株每周的测量是足够的。在2-3月期间根系生长到10.2厘米-15.2厘米，一个周的生长率为6.4厘米。四个星期之后对于所有植株新根的生长发育都可以测量了。使仪器内的基质与土壤接触模拟自然条件（排水、温度、湿度、蚯蚓昆虫的侵占等）观察每个象限内根的生长发育。在最近建造的模型中，规格尺寸对于植株来说是很适合生长的容器（3.8-11.4,18.9L），然而，这项技术可能通过调整位置和象限大小来容纳或大或小的根基，从而适合不同大小的植株，每个组合的长和宽适合在温室中用，为全年实验的可能，它们也可用于室外为根系的生长发育提供一个季节性的描述。Horhizotron仪器的木框架基底是可以很容易的在温床上移动，木框架两侧的把柄可以帮助很好的移动。因为象限基底间的交叉不是封闭的，在每个象限内基质的排水很方便，还有，在每个象限下钻几个孔更有利于排水。外部的墙体可以保护根系统免受温度和光照产生的影响，还可以从仪器中提起该装置，便于根系的测定。用于建造该设备的材料都是耐用的（经受几个月的每天的灌溉），轻便的，且易于拆卸的，干净且易于重组的在实验中连续使用，用于建造的所有材料在多功能大厦供应商店都有，并且用于建造一个该仪器的材料至少花费50美元，为该设备提供一个坚固方便的设计，装配所用的不同材料和方法通过评估可以确定其最大的实用性和耐用性。Horhizotron仪器设备提供了一个在多种不同土壤条件下，简单、无破坏性的测量根系生长发育的方法。随着玻璃板观察原始根基到根的生长发育和在回填料或容器基质中观察根的生长前期的生长率和生长方向一样，另外，根环境的控制很好掌握（改良温室或或室外每个象限内的环境）这意味着这项技术在园艺学研究方面得到广泛应用，这些作者做的关于未来的报告将通过这项技术呈现出目前所研究的数据。用这项技术进行的其它可能的实验是很多的，并且包括土壤或化学基质物理性能的研究，季节性周期性根的生长发育，植物根效应、生长比率、植物营养、移植